网络新发现南科大丛龙庆课题组揭示光子刹车效应开启量子通信新篇章
近日，南方科技大学电子与电气工程系副教授丛龙庆及其团队在超材料谐振腔的研究中成功实现了“光子刹车”效应，并且在皮秒尺度上观察到了光子的简并模式剥离和线性频率转化等现象。这项研究成果发表在Nature Communications上，以“Temporal loss boundary engineered photonic cavity”为题。
如果将谐振腔内的光子比作高速公路上的汽车，那么能够控制这些汽车的速度和方向，就像精确操控光子的弛豫时间一样。通过向激发的谐振腔内注入损耗，可以改变非稳态光子的弛豫过程，从而减少其弛豫时间，实现对光子的精确控制。这种控制不仅可以避免损耗，还能带来意想不到的价值。
这项研究利用飞秒激光脉冲向半导体腔内注入载流子，从而实现对非稳态光子的动力学调控。在实验中，团队发现当适当时机注入载流子时，可以控制谐振腔瞬态损耗，并观察到有趣现象，如两个本征模式之间异步调制，以及被调制附近产生“涟漪”的现象。
此外，这项研究还展示了超快瞬态损耗注入技术具有分离两种简并模式能力，而这种区分方式目前无法通过其他手段实现。此外，对于实部也伴随着相应的瞬态调制，即类似突然改变琴弦长度，这将影响频率，从而引起辐射光子频率转换。这一线性频率转换机制可能用于太赫兹波段，有助于绕开强场依赖的问题，为量子压缩态产生提供新的思路。